第23講第23講金屬材料的性能及應用知識導航知識導航知識精講知識精講一、金屬材料的性能金屬材料在工農業生產和社會生活的各個方面應用廣泛。從使用的要求和性能看，可以從以下幾個方面來分析。①金屬材料在使用過程中，必然會受到多種力的作用，從而體現出一些力學性能，如延展性、硬度、塑性等。②金屬材料常在工業產品中起到導熱和導電的作用，而且能夠在一定溫度范圍內穩定工作，與金屬材料的密度、熔點、導電性、導熱性等物理性能密切相關。③金屬材料在使用過程中不可避免地會暴露在空氣中，或者接觸到一些化學藥品。所以，人們也希望金屬材料能夠具有耐酸堿性、抗氧化性等化學性能。④從金屬原材料到最后的金屬產品，加工成型這一步驟必不可少，那么，就必須考慮它們的可鑄性、可鍛性、切削加工性等工藝性能。二、合金及其應用1.合金的定義：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬和非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。2.合金的特點①合金的硬度及機械性能一般優于各成分金屬②合金的熔點一般低于它的各成分金屬3.合金的結構純金屬內原子的排列十分規整合金內原子層之間的相對滑動變得困難二、鐵合金1.生鐵和鋼的對比生鐵鋼含碳量2%～4.3%0.03%～2%性能硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型有良好的延展性、機械性能好、可以鍛軋和鑄造用途制造機座、管道等制造機械和交通工具等2.鋼的分類（1）碳素鋼含碳量性能及用途低碳鋼低于0.3%韌性、焊接性好，但強度低，用于制造鋼板，鋼絲和鋼管等中碳鋼0.3%~0.6%強度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等高碳鋼高于0.6%硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等（2）合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結構發生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等。名稱主要合金元素主要特性主要用途不銹鋼鉻、鎳比較穩定，不易生銹，具有很強的抗腐蝕能力醫療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質等超級鋼Mn、C、Al、V強度很大，能夠實現鋼板的輕薄化汽車、航空和航天等領域錳鋼錳韌性好，硬度大鋼軌、軸承、鋼模、挖掘機鏟斗、坦克裝甲硅鋼硅導磁性好變壓器、發電機和電動機中的鐵芯鎢鋼鎢耐高溫、硬度大刀具三、鋁合金制取向鋁中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等性能密度小、強度高、塑性好、易于成型、具有較強的抗腐蝕能力等用途制造炊具、門窗、飛機和宇宙飛船外殼的原料四、新型合金1.新型儲氫合金材料的研究和開發將為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。2.鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業等領域。對點訓練對點訓練1．在我國“神舟”六號載人飛船升空時，為了防止飛船與大氣摩擦產生高溫而引起燃燒，應選用某種特殊材料覆蓋在飛船表面，這種材料應該具有的性質是（

）A．良好的導電性B．良好的導熱性C．密度大，能增大飛船的慣性D．強度高，耐高溫2．日常生活中使用的鑰匙是由鋁合金制成的，而不是由純鋁所制，這主要是因為鋁合金的（

）A．熔點低 B．耐腐蝕性強 C．硬度大 D．密度小3．鈦和鈦的合金具有很多優良的性能，如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。下列有關鈦用途不合適的是（

）A．用來做保險絲 B．用于制造航天飛機C．用來制造人造骨 D．用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門4．某合金與鐵的物理性質比較如表所示。已知金剛石的硬度為10，銀的電阻率為。該合金不適合制成熔點/℃密度/()硬度電阻率()其他性質某合金25003.007.4耐腐蝕鐵15357.867.5不耐腐蝕A．導線 B．門窗 C．爐具 D．飛機外殼5．碲鋅鎘（Te—Zn—Cd）晶體可以用于制造紅外探測器的基礎材料，下列有關它的敘述錯誤的是（

）A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，無固定的熔、沸點B．它的硬度比Cd的大C．它的熔沸點比Zn的低D．它的硬度比Zn的大6．合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。分析下表數據，不能形成合金的是

NaCuA1Fe熔點/℃97.810836601535沸點/℃883256724672750A．Cu和A1 B．Fe和Na C．Fe和Cu D．A1和Na7．我國使用金屬的歷史可以追溯到4500年以前。如圖是兩種金屬及其化合物的轉化關系（已知能與溶液反應生成藍色沉淀）。下列說法不正確的是（

）A．金屬、分別是銅、鐵B．反應③的離子方程式為C．氧化性：D．向中滴入溶液，生成藍色沉淀8．化學與生活密切相關。下列敘述錯誤的是A．高純硅可用于制作光感電池B．鋁合金大量用于高鐵建設C．活性炭具有除異味和殺菌作用D．碘酒可用于皮膚外用消毒9．下列關于金屬的說法正確的是A．所有金屬都能與鹽酸發生置換反應B．根據金屬與酸反應置換出氫氣的難易可比較金屬的活潑性C．金屬都是銀白色D．金屬都具有較高的熔點10．下列與合金相關的敘述正確的有（

）①合金的硬度一般比它的成分金屬的硬度都大②合金的熔點一般比它的成分金屬的熔點都低③改變原料的配比、變更制造合金的工藝，可得到不同性能的合金④合金的導電性比純金屬的更強⑤合金的應用范圍比純金屬更廣A．僅①②⑤ B．僅①②③⑤ C．僅②③④ D．僅①②④11．下列有關金屬及其合金的說法錯誤的是（

）A．目前我國流通的硬幣是由合金材料制成的B．低碳鋼硬而脆，處理后彈性好，可用于制器械、彈簧、刀具等C．鎂在空氣中燃燒發出耀眼的白光，可用于制作照明彈D．日用鋁制品表面覆蓋著氧化膜，對內部金屬起保護作用12．據報道，我國華為公司的技術標準成為世界“5G”通訊標準的重要組成部分。隨著“5G”時代的逐漸到來，以光導纖維為基礎的信息高速通道更顯重要。制造光導纖維的材料是（

）A．晶體硅 B．二氧化硅 C．銅合金 D．不銹鋼13．下列說法不正確的是（

）A．光導纖維作通信材料有許多優點，但怕腐蝕，鋪設也很不方便B．新型無機非金屬材料具有光學特性、電學特性等C．高溫結構陶瓷相比金屬材料具有許多優點，如耐高溫、抗氧化等D．光導纖維除用于通信外，還可以用于醫療、信息處理等許多方面14．銅鋅合金制成的假元寶欺騙行人的事件屢有發生．不能用于區別其真偽的方法是()A．測定密度 B．放入稀硫酸中 C．放入鹽酸中 D．觀察外觀15．被視為中國藝術品之極品的近百件中國古代青銅器和玉器于2010年11月20日在美國華盛頓著名的國家級亞洲主題藝術博物館——弗利爾美術館面向公眾開放。這些國寶級青銅器中有的至今看上去仍然熠熠生輝。下列對其原因的分析中最可能的是A．它們的表面電鍍上了一層耐磨的B．環境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去C．銅屬于金屬活動性較弱的金屬，因此不被氧化D．它們是含有銅、錫等的合金16．下列有關金屬及其化合物的不合理的是A．將廢鐵屑加入溶液中，可用于除去工業廢氣中的B．鋁中添加適量鉀，制得低密度、高強度的鋁合金，可用于航空工業C．鹽堿地（含較多等）不利于作物生長，可施加熟石灰進行改良D．無水呈藍色，吸水會變為粉紅色，可用于判斷變色硅膠是否吸水17．下列關于金屬元素的特征敘述，正確的是A．金屬元素的原子只有還原性、金屬離子只有氧化性B．金屬元素在化合物中一定顯正價C．金屬元素在不同化合物中的化合價都相同D．金屬元素的單質在常溫下都呈固態18．將四份相同的鋁鎂合金粉末分別放入下列四種過量的溶液中充分反應，放出氫氣最多的是（

）A．2mol?L1H2SO4溶液 B．18mol?L1H2SO4溶液C．6mol?L1NaOH溶液 D．3mol?L1BaCl2溶液19．第二架國產大型客機C919將在本月底實現首飛。C919機身部分采用第三代新型鋁鋰合金材料。下列關于鋁鋰合金的認識不正確的是A．鋁鋰合金密度較小，強度較大，硬度大于純鋁，熔點低于鋰單質B．改變原料的配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金C．鋁鋰合金具有金屬光澤，可導電導熱D．鋁鋰合金的性質與各成分金屬的性質完全相同20．汞合金是目前使用較多的補牙材料。英國《新科學家》雜志發表了一篇文章，對汞合金補牙材料的安全性提出了質疑。汞合金補牙材料中除了汞外，還含有鋅、錫、銅等金屬。下列有關親合金的說法不正確的是（

）A．汞合金是一種具有金屬特性的物質B．汞合金的強度和硬度比錫的大C．汞合金的熔點比汞的低D．汞合金的毒性遠低于汞的毒性21．將mg含氧化鐵、氧化銅和氧化亞鐵的樣品投入物質的量濃度為1mol/L的2L鹽酸中恰好完全反應，若向等質量的該樣品中通入足量的氫氣并加熱，充分反應后所得金屬的質量是A．16g B．(m＋16)g C．(m－32)g D．(m－16)g22．(1)制造運20飛機使用了很多新技術和新型合金，這些新型合金的使用對飛機的性能起到了極為重要的作用。下列材料能用于運20飛機中器件的制造且合理的有__。A．利用生鐵制造運20飛機的發動機B．用鎂鋁合金制造運20飛機的座椅C．用不銹鋼制造運20飛機的電器線路的導線D．普通鋼制造運20飛機上滅火器的外殼(2)一種新型鎂鋁合金的化學式為Mg17Al12，科學家發現該合金具有儲氫性能，是—種潛在的貯氫材料。在氬氣保護下，將一定比例的Mg、Al單質在一定溫度下熔煉可獲得該合金。已知該合金在一定條件下完全吸氫的反應的化學方程式為Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al↑，得到的混合物Y(MgH2+Al)在一定條件下能釋放出氫氣。①熔煉制備鎂鋁合金（Mg17Al12）時通入氬氣的目的是__。②已知在5.0mol?L1的HCl溶液中，混合物Y能完全釋放出。1molMg17Al12完全吸氫后得到的混合物Y與上述濃度的鹽酸完全反應，消耗鹽酸的體積為__L。23．有三種鎂鋁合金樣品（組分比例不一定相同）①、②、③。小奉、小賢、小紅三同學各取一種樣品，對合金中鎂的質量分數進行下列實驗探究：(1)小奉取樣品①m1g和過量的氫氧化鈉溶液反應，然后過濾；再往濾液中通入過量的二氧化碳氣體，將所得沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質量仍為m1g。則合金中鎂的質量分數為___________。（保留小數點后面2位）(2)小賢取樣品②m2g和足量的稀硫酸反應，發現固體完全溶解，標準狀況下得到氣體體積為VL，則m2的取值范圍是_________。（結果轉化為最簡分數）(3)小紅取不同質量的樣品③分別和30mL同濃度的鹽酸反應，所取合金質量與產生氣體的體積（標準狀況下測定）如下所示：實驗序號abc合金質量(g)0.510.7650.918氣體體積(mL)560672672求：I.鹽酸的物質的量濃度_______II.合金中鎂的質量分數_______III.要使c組實驗后剩余合金中的鋁恰好完全溶解，還需向容器中加入1.0mol/L的氫氧化鈉溶液多少mL_______？24．某氧化鐵樣品中含有少量的雜質。某同學要測定其中鐵元素的質量分數，設計了如下實驗方案。請回答：（1）操作Ⅰ中配制溶液時，所用到的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管以外，還必須有___________（填儀器名稱）。（2）反應①中加入足量溶液，反應的離子方程式為_________。（3）檢驗沉淀中是否洗滌干凈的操作是__________。（4）將沉淀加熱，冷卻至室溫，用天平稱量坩堝與加熱后固體的總質量為，再次加熱并冷卻至室溫稱其質量為，若，還應進行的操作是__________。（5）若坩堝的質量為，最終坩堝與加熱后固體的總質量為，則樣品中鐵元素的質量分數為_______。提分作業提分作業1．鈦和鈦的合金具有很多優良的性能，如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。下列有關鈦用途不合適的是（

）A．用來做保險絲 B．用于制造航天飛機C．用來制造人造骨 D．用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門2．某合金與鐵的物理性質的比較如下表所示：熔點/℃密度/g/cm3硬度(金剛石為10)導電性(銀為100)某合金25003.007.42.3鐵15357.864.517還知該合金耐腐蝕強度大。從以上性能看，該合金不適合作A．爐具 B．飛船外殼 C．導線 D．建筑門窗3．手工制作工藝在我國有著悠久的歷史，是中華民族文化藝術的瑰寶。下列手工藝品用金屬材料制成的是A．北京糖人B．山東面塑C．蕪湖鐵畫D．東陽木雕A．A B．B C．C D．D4．選用金屬材料時，以下方面需要考慮的是()①主要用途②物理性質、化學性質③價格④加工難度⑤日常維護⑥對環境的影響A．①②③ B．③④⑤ C．①⑤⑥ D．①②③④⑤⑥5．鋁制品不易被腐蝕，其主要原因是因為鋁A．化學性質不活潑 B．熔點高C．表面有致密氧化膜 D．密度小6．下列關于合金的說法錯誤的是A．合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質B．鎂鋁合金的熔點比鎂和鋁都高C．在合金中加入適量的稀土金屬能大大改善合金的性能D．青銅、硬鋁、鋼都是合金7．鎂鋁合金質優體輕，又不易銹蝕，大量用于航空工業、造船工業、日用化工等領域。下列關于鎂鋁合金性質的敘述中，不正確的是A．此合金的熔點比鎂和鋁的熔點都低B．此合金能全部溶解于足量稀鹽酸中C．此合金能全部溶解于足量氫氧化鈉溶液中D．此合金的硬度比鎂和鋁的硬度都大8．下列應用利用的是含硅物質的氧化性的是（

）A．用硅制造集成電路、晶體管等半導體器件B．在野外，用硅、消石灰、燒堿的混合物制取氫氣C．金剛砂的制備：D．單質硅的制備：9．高鐵車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因為鋁合金()A．比純鋁熔點高B．具有比較活潑的化學性質C．各種成分在自然界中含量豐富，容易獲取D．質量輕，強度大，抗腐蝕能力比較強10．歷史上金、銀、銅主要是作為貨幣金屬或裝飾品被應用。(1)金、銀、銅常被作為錢幣流通，從化學角度來看，